高层混凝土住宅建筑抗震结构设计研究

高层混凝土住宅建筑抗震结构设计研究

摘要：在现代城市化发展进程日益推进的带动下，建筑事业实现了高效的发展。在众多的建筑工程项目中，要属高层建筑项目增长的速度最快。近几年，高层建

筑项目犹如雨后春笋一般，实现了持续性的增长。在一定程度上，促进了人们生

活品质的升级发展。同时，人们对高层混凝土建筑的质量问题关注度也日益提升，尤其是在目前地震频发的社会环境下，人们对高层混凝土建筑的抗震性要求逐渐

提高。因而，对于我国的建筑事业来说，提高对高层混凝土建筑抗震结构的设计

水准成为了目前最为重要的现实任务。那么，为了更好的提升高层混凝土建筑抗

震结构的设计水准，就需要高层混凝土建筑的施工设计单位有效的把握具体的施

工设计原理，提高设计技术水平，切实的提升高层混凝土建筑的抗震性。从而满

足广大人民的现实要求，降低高层混凝土建筑受地质灾害影响发生坍塌等安全事

故的几率，保障建筑事业的稳步发展。

关键词：高层建筑；混凝土结构；抗震性能；设计

1 高层建筑抗震设计的作用

高层建筑设计过程中不能轻视抗震设计方面。对比普通建筑，高层建筑的构造、规模、具体构件都呈现出明显的不同。如果高层建筑设计、施工质量不达标，将造成难以挽回的损失。所以，设计环节必须注重设计标准满足国家及行业标准。抗震设计的结构延性、刚度最终决定高层建筑工程整体质量，必须重视高层建筑

中的抗震设计。

2 地震对高层混凝土住宅建筑的影响

地震对高层混凝土住宅建筑影响较大，具体表现为：第一，破坏建筑结构体系，以钢框架填墙结构而言，当地震发生后，建筑物内平面框架主体会被破坏，

并且在这一破坏力的作用下，窗口会出现短柱性破坏情况；第二，破坏建筑物刚度，以平面形状不对称结构为例，在地震发生后建筑物极易出现扭曲情况，并且

很多设计未对地基等情况进行综合分析，没有制定有效的设计方案；第三，破坏

建筑物地基，若建筑物所在场地存在软土层，则会出现土体液化情况，对高层建

筑物造成严重影响，出现下沉等问题，建筑物沉降问题严重，一旦发生地震，会

出现墙体裂缝情况。

3 高层混凝土建筑结构中抗震设计的主要机理

3.1 隔震

高层混凝土建筑结构隔震设计，主要是指在高层混凝土建筑的下部，设置相

应的隔震层。该隔震层在地震的作用力下，产生相应的水平变化，让地震的作用

力不会影响到上部的高层建筑。在一定程度上，它能够让高层混凝土建筑的上部

建筑物与地基之间的共振减少，吸收更多的振动能量作用。对于隔震的主要构件，分为三个部分。①铅制的缓冲性构件。该构件主要是利用纯度较高的铅材料，在经过塑性变形后制成的构件；②钢制的缓冲性构件。该构件主要是对钢材料进行塑性变形后制成的构件，能够起到衰减震动的效果；③叠层式橡胶，它是一种把钢板与厚度数为毫米的一些橡胶重叠交互接合，在压力与热的施加下制成的弹性

较高的构件。它能够防止地基出现共振情况，能够让高层混凝土建筑抗震结构保

持着垂直状态。

3.2 减震

在高层混凝土建筑结构的抗震设计中，减震主要的方式有三种。①消能减震。该减震方式主要是利用高层混凝土建筑结构的附加阻力值，当阻力值达到至高点

时，会导致高层混凝土建筑结构的地震作用力减弱。该方式也就是在高层混凝土

建筑结构中的一些部位中，设置上相应的耗能元件，在发生振动时，形成滞回的

变形，将能量耗散。该种设置目前有着较多的种类，如摩擦力的电阻器、金属的

阻力器、粘滞的阻力器等；②跷动式减震。它允许上部结构和下部基础脱离，通过上部结构的晃动来隔震。与传统的隔震技术的区别在于，它放松的是转动约束

而不是水平约束；③机械式的减震。该方法主要是在高层混凝土建筑内部利用钢支撑，并与外部的钢管之间不粘结；或在钢管混凝土或者外包钢筋混凝土与钢支

撑之间，进行无粘结漆的涂抹，形成一定的滑移界面，从而起到减震的效果。

4 高层建筑结构采取抗震设计的具体设计

4.1 水平荷载

水平荷载决定着高层建筑结构设计的整体效果。水平荷载包括风荷载和水平

地震作用。水平荷载的大小将直接决定了高层建筑的抗震水平。原因在于：①高层建筑物重力荷载以及高层的水平荷载使建筑产生轴力、剪力以及弯矩，其中轴力、剪力与高层建筑物自身高度一次方呈现正比关系。②水平荷载使高层建筑结构产生的弯矩，在构件中形成的轴力作用将和楼房高度两次方呈现正比关系。

4.2 侧向位移控制

高层建筑进行抗震结构设计时还应注重侧向位移控制。鉴于高层建筑的具体

施工过程面对建筑物楼层逐渐增高，侧向位移现象将很难合理控制。侧向位移状

况还将伴随楼层高度的增加逐步加重位移的程度，体现出侧向位移和建筑物高度

的四次方呈正比关系。一旦施工过程中没有很好的控制侧向位移幅度，将对高层

建筑稳定性造成影响。高层建筑有可能因此引发倒塌、墙面开裂等状况，危害到

人民群众的生命、财产安全。所以，不能轻视高层建筑抗震结构设计以及施工过

程中的侧向位移控制。

4.3 抗震设计的三水准原则

高层混凝土抗震结构设计必须注重地震力造成的影响。建筑物的抗震水平要

求能够在较小级别地震时建筑物保持不坏，在遭受设防地震时建筑物可修，而遭

遇较大级别严重地震时建筑物保持不倒，即“小震不坏，中震可修，大震不倒。”

5 优化高层混凝土建筑抗震性结构设计的有效性策略

5.1 提升高层建筑的结构设计水准

要想切实的提高高层混凝土建筑抗震结构设计的质量，就需要先提高对场地

地质勘查的水准。要在对高层混凝土建筑进行整体的结构设计前，对现场复杂的

地形地质进行有效的勘察设计。要在复杂的地形环境下，对建筑物进行合理的平

面布局设计。避免建筑的刚心与质心不一致，导致高层混凝土建筑出现重心不稳

的情况。在对高层混凝土建筑进行抗震结构设计的过程中，可以依据高层建筑现

场实际的地质环境特征，及受地震破坏影响的强弱性，进行科学的、合理的设计。同时，要以平面形状的规则性、结构的对称性及竖向的均匀性为基本设计原则，

依据建筑现场实际的情况进行抗震结构设计，切实的保证高层混凝土建筑结构重

心的稳定性。此外，还要依据场地的抗震设防等级与地基的液化等级，做好建筑

物上部结构与地基刚度的合理设计，防止高层混凝土建筑出现侧移的情况。

5.2 合理选择施工材料

施工材料选择的合理性，对于高层混凝土建筑抗震结构设计来说有着至关重

要的作用。通常情况下，高层混凝土建筑受地震作用力与其结构刚度为正向的比例。若高层混凝土建筑内部结构构件的重量越大，高层混凝土建筑所受到的地震

作用力也就越大。因而，需要提高对施工材料的重视程度，合理的选择施工材料，